塑料助剂的功用种类和性能特点广义上讲,塑料助剂是指从树脂合成到制品成型整个过程所涉及的所有辅助化学品。实际上,每一种塑料制品的生产都要经过树脂的合成和制品的成型加工两个过程,而且这两个过程在工业上往往分属两种不同性质的企业或部门完成。据此,塑料助剂可以分为“合成助剂”和“加工助剂”两大体系。合成助剂是指由单体制备聚合物树脂过程所涉及的各种辅助化学品,如阻聚剂、引发剂、分子量调节剂、终止剂、乳化剂、分散剂和防粘釜剂等。它们旨在改善聚合条件、调节分子量的大小和分布,与聚合工艺密切相关,一般不会带入聚合物树脂及其塑料制品中,也不列学本科学历,东风汽车公司工程师,从事汽车运用工作。
入塑料助剂的统计范畴。现代塑料助剂的概念基本框定在加工助剂方面。
众所周知,塑料制品的成型过程基本上是由配合、塑炼、成型等工序完成的。在这一过程中,树脂、助剂、加工设备(包括模具)是不可或缺的基本要素。相比之下,助剂在塑料配方中的用量微不足道,但其对制品加工和应用性能的改善和提高作用举足轻重。可以说,在聚合物树脂结构确定之后,助剂的选择和应用是决定制品成败的关键。
塑料加工助剂的门类繁多,品种各异,它们或者用于改善树脂的加工性能,使之能够顺利完成制品成型的整个过程,并达到提高产量和降低能耗的目的;或者提高聚合物树脂的稳定性能,防止其在加工和应用中老化降解,延长制品的使用寿命;更为重要的是,相当一部分助剂能够赋予制品新的功能。利用助剂实现塑料改性是一条经济、简便而且非常有效的途径。
就化学结构而言,塑料加工助剂囊括了从无机到有机、从天然化合物到合成化合物、从单一结构的化合物到由多种化合物复合而成的混合物、从低分子量的单体化合物到高分子量聚合物等几乎所有的化学物质。塑料助剂的分类方式多样,但比较通行的方法还是按照助剂的功能和作用进行分类。在功能相同的类别中,往往还要根据助剂的作用机理或化学结构类型进一步细分。
塑料助剂的分类方式有多种,比较通行的方法是按照助剂的功能和作用进行分类。在功能相同的类别中,往往还要根据作用机理或者化学结构类型进一步细分。塑料助剂是塑料工业重要的辅助原料,一般按其使用功能分为增塑剂、阻燃剂、抗氧剂、光稳定剂、热稳定剂、发泡剂、加工及抗冲击改性剂、偶联剂等。塑料助剂是用于塑料成型加工品的一大类助剂,包括增塑剂、热稳定剂、抗氧剂、光稳定剂、阻燃剂、发泡剂、抗静电剂、防霉剂、着色剂和增白剂(见颜料)、填充剂、偶联剂、润滑剂、脱模剂等。其中着色剂、增白剂和填充剂不是塑料专用化学品,而是泛用的配合材料。功能性助剂的特点是,它们具有某种特殊的功能,使塑料的性能得到某些方面的提高。例如:抗氧剂、紫外光吸收剂等。工艺性助剂的特点是,它们并不直接提高塑料的性能,而是改善塑料被加工性,以获得品质良好的最终制品。例如:内润滑剂、外润滑剂等。内润滑剂是塑料分子碳链之间的润滑剂。用以增加塑料熔体的流动性以改善加工性能。例如:MI(熔流指数)0.81.0的LLDPE有比MI2的LLDPE明显高的拉力、抗刺破性、抗撕性。但MI 1的LLDPE由于熔体粘度大,螺杆扭力较小的设备难以对其熔体进行塑化。如添加了内润滑剂,熔体流动性得到改善,就变为容易加工。外润滑剂是减低塑料熔体与加工设备钢铁表面粘滞阻力的润滑剂。使塑料熔体具有良好的被加工特性。例如:MI1的LLDPE,其熔体与加工设备的钢铁表面有很大的粘滞阻力。没有外润滑剂,不能制成表面平滑的膜材。依靠外润滑剂的帮助,就能制成高拉力、高抗刺破、高抗撕裂的高表面平滑度膜材。工艺助剂可降低塑料加工过程中的电力消耗。例如:高科技工艺助剂PEA系列,一般均能在原有的电力消耗水平下,将产量提升10%15%.即:节省10%15%电力消耗,并同时降低10%15%的企业管理成本;提高塑料制品的机械强度、表面平滑度、表面光亮度。例如:高科技工艺助剂PEA系列,能改善塑料熔体塑化效能,因而膜材的纵向、横向拉力得到相应的提高。此外,亦能提高膜材表面的微观平滑度,以提高表面光亮度及印刷品质;消除膜材表面人眼可见或仅依靠显微镜可观察到的微小晶点。消除精细印刷“白点”。
工艺助剂的使用不仅不增加成本,反而使生产总成本得到下降。工艺助剂的使用,可以提高产品品质,提高产品的竞争力,从而提高企业盈利。
目前,环保、节能已经成为塑料助剂发展的前提条件。许多新型功能性助剂必须在体现环保节能的基本原则上才能具体考虑其功能性、高效性、差异性、领域扩展性等要求。如聚氯乙烯(PVC)热稳定剂,新品开发的焦点集中在其生产过程中要避免或减少使用重金属,对具有毒性或潜在性危害的传统热稳定剂实现无毒化、无害化的全面功能替代。目前利用我国特有的稀土资源,与钙、锌结合形成的稀土钙锌产品的热稳定效果较好,是一种新型的无毒无害热稳定剂。在光稳定剂中,受阻胺光稳定剂(HALS)是研究最多、发展最快的品种,其研发趋势可归结为:无毒高分子量化;低碱性、低反应化,如院氧基化产品;复合化,在功能互补的基础上发挥协同效应,如高效复合耐候技术。我国塑料助剂工业经过40余年的发展,形成了完善的生产、销售和研究开发体系。尤其是近年来我国塑料工业的快速发展,刺激和推动了塑料助剂的生产与发展,促进了其生产技术、产量、质量的提高及产品结构的调整。
1.1增塑剂和热稳定剂增塑剂是现代塑料工业最大的助剂品种,对促进塑料工业特别是聚氯乙烯工业的发展起着决定性作用。凡能和树脂均混合,混合时不发生化学变化,但能降低物料的玻璃化温度和塑料成型加工时的熔体黏度,且本身保持不变,或虽起化学变化但能长期保留在塑料制品中并能改变树脂的某些物理性质,具有这些性能的液体有机化合物或低熔点的固体,均称为增塑剂。
增塑剂是一类增加聚合物树脂的塑性,赋予制品柔软性的助剂,也是迄今为止产耗量最大的塑料助剂类别。增塑剂主要用于PVC软制品,同时在纤维素等极性塑料中亦有广泛的应用。增塑剂所涉及的化合物类别大致包括邻苯二甲酸酯、脂肪二羧酸酯、偏苯三酸酯、聚酯、环氧酯、烷基磺酸苯酯、磷酸酯和氯化石蜡等,尤以邻苯二甲酸酯类最为重要。聚酯增塑剂由二元酸和二元醇通过缩合反应制得,种类主要有己二酸类聚酯和苯酐聚酯等。聚酯增塑剂与一般常用的增塑剂最大的不同在于具有较大的分子量。聚酯增塑剂的分子量可以与PVC相当,因此与PVC具有更好的相容性。更由于其挥发性低,耐油及耐脂肪族或芳香族碳氢化合物的抽出,在油漆与橡胶中耐迁移,且耐老化性能优异,与低分子量增塑剂相比,聚酯增塑剂具有耐抽出、耐高温和迁移性小等性能超群的特点,使它享有“永久性增塑剂”
之称,是发展较快的一类增塑剂。
如果不加说明,热稳定剂专指聚氯乙烯及氯乙烯共聚物加工所使用的稳定剂。聚氯乙烯及氯乙烯共聚物属热敏性树脂,它们在受热加工时极易释放氯化氢,进而引发热老化降解反应。热稳定剂一般通过吸收氯化氢,取代活泼氯和双键加成等方式达到热稳定化的目的。工业上广泛应用的热稳定剂品种大致包括盐基性铅盐类、金属皂类、有机锡类、有机锑类等主稳定剂和环氧化合物类、亚磷酸酯类、多元醇类、二酮类等有机辅助稳定剂。由主稳定剂、辅助稳定剂与其他助剂配合而成的复合稳定剂品种,在热稳定剂市场具有举足轻重的地位。
聚甲醛(POM)作为一种综合性能优良的工程塑料,被广泛应用。但由于其特殊的分子结构,POM热稳定性较差。在其熔融加工过程中,易在热、氧作用下发生断链、按自由基型分解方式进行热降解,进而发生连续脱甲醛反应。通常加入抗氧剂来捕捉体系产生的自由基,中断整个体系自动氧化循环过程,起到抗氧稳定作用。
1.2加工改性剂和抗冲击改性剂传统意义上的加工改性剂几乎特指硬质PVC加工过程中所使用的旨在改善塑化性能、提高树脂熔体黏弹性和促进树脂熔融流动的改性助剂,此类助剂以丙烯酸酯类共聚物(ACR)为主,在硬质PVC制品加工中具有突出的作用。现代意义上的加工改性剂概念已经延展到聚烯烃(如线性低密度聚乙烯LLDPE)、工程热塑性树脂等领域,预计未来几年茂金属树脂付诸使用后还会出现更新更广的加工改性剂品种。
抗冲击改性剂广义地讲,凡能提高硬质聚合物制品抗冲击性能的助剂统称为抗冲击改性剂。传统意义上的抗冲击改性剂基本建立在弹性增韧理论的基础上,所涉及的化合物也几乎无一例外地属于各种具有弹性增韧作用的共聚物和其他的聚合物。以硬质PVC制品为例,目前应用市场广泛使用的品种主要包括CPE、ACR、MBS、EVA和ABS等。聚丙烯增韧改性中使用的EPDM橡胶亦属橡胶增韧的范围。抗冲击改性剂的主要作用是改善高分子材料的低温脆化,赋予其更高的韧性。工程塑料树脂如PC、PA、聚酯等消耗冲击改进剂约10%,由于工程塑料需求正强劲增长,推动冲击改进剂的用量增长。聚烯烃类树脂约消耗10%的抗冲击改进剂。未来冲击性改进剂的发展趋势是性能更好、价格更廉、作用更快,使主材料性能提高或保证性能前提下使构件更薄。
1.3阻燃剂和抗氧剂塑料制品多数具有易燃性,这对其制品的应用安全带来了诸多隐患。准确地讲,阻燃剂称作难燃剂更为恰当,因为“难燃”包含着阻燃和抑烟两层含义,较阻燃剂的概念更为广泛。然而,长期以来,人们已经习惯使用阻燃剂这一概念,所以目前中所指的阻燃剂实际上是阻燃作用和抑烟功能助剂的总称。阻燃剂依其使用方式可以分为添加型阻燃剂和反应型阻燃剂。添加型阻燃剂通常以添加的方式配合到基础树脂中,它们与树脂之间仅仅是简单的物理混合;反应型阻燃剂一般为分子内包含阻燃元素和反应性基团的单体,如卤代酸酐、卤代双酚和含磷多元醇等,由于具有反应性,可以化学键合到树脂的分子链上,成为塑料树脂的一部分,多数反应型阻燃剂结构还是合成添加型阻燃剂的单体。按照化学组成的不同,阻燃剂还可分为无机阻燃剂和有机阻燃剂。
无机阻燃剂包括氢氧化铝、氢氧化镁、氧化锑、硼酸锌和赤磷等,有机阻燃剂多为卤代烃、有机溴化物、有机氯化物、磷酸酯、卤代磷酸酯、氮系阻燃剂和氮磷膨胀型阻燃剂等。抑烟剂的作用在于降低阻燃材料的发烟量和有毒有害气体的释放量,多为钼类化合物、锡类化合物和铁类化合物等。尽管氧化锑和硼酸锌亦有抑烟性,但常常作为阻燃协效剂使用,因此归为阻燃剂体系。阻燃聚氯乙烯在PVC中添加大量增塑剂,使之成为软PVC时,对它的阻燃处理就很有必要。除了阻燃剂外,抑烟也是PVC迫切需要解决的问题。芳基磷酸酯、芳基-烷基磷酸酯,避免在增加阻燃性能的同时恶化了塑料的其他性能,特别要注意材料的低温柔顺性。传统的抑烟剂有三氧化二钼、氢氧化镁、八钼酸铵等。添加钼系抑烟剂一般量在2%3%之间,可降低30%80%的生烟量,如与ATH、氢氧化镁或碳酸钙复合使用会有更好的效果。
以抑制聚合物树脂热氧化降解为主要功能的助剂,属于抗氧剂的范畴。抗氧剂是塑料稳定化助剂最主要的类型,几乎所有的聚合物树脂都涉及到抗氧剂的应用。按照作用机理,传统的抗氧剂体系一般包括主抗氧剂、辅助抗氧剂和重金属离子钝化剂等。主抗氧剂以捕获聚合物过氧自由基为主要功能,又有“过氧自由基捕获剂”和“链终止型抗氧剂”之称,涉及芳胺类化合物和受阻酚类化合物两大系列产品。辅助抗氧剂具有分解聚合物过氧化合物的作用,也称“过氧化物分解剂”,包括硫代二羧酸酯类和亚磷酸酯化合物,通常和主抗氧剂配合使用。随着聚合物抗氧理论研究的深入,抗氧剂的分类也发生了一定的变化,最突出的特征是引入了“碳自由基捕获剂”的概念。这种自由基捕获剂有别于传统意义上的主抗氧剂,它们能够捕获聚合物烷基自由基,相当于在传统抗氧体系中增设了一道防线。在抗氧剂方面,开发高温环境下耐热氧老化的抗氧剂将直接对现有市场产生较大的冲击。在加工和应用过程中,为防止粉尘对人体的伤害,无尘化颗粒技术也被诸多企业应用于抗氧剂及其他粉状固体的助剂品种上。
1.4填充增强体系助剂填充和增强是提高塑料制品物理机械性能和降低配合成本的重要途径。塑料工业中所涉及的增强材料一般包括玻璃纤维、碳纤维、金属晶须等纤维状材料。
填充剂一般都是粉末状的物质,而且对聚合物都呈惰性。配制塑料时加入填充剂的目的是改善塑料的成型加工性能,提高制品的某些性能,赋予塑料新的性能和降低成本。填充剂是一种增量材料,具有较低的配合成本,包括碳酸钙、滑石粉、陶土、云母粉、二氧化硅、硫酸钙、粉煤灰、红泥以及木粉和纤维素等天然矿物、合成无机物和工业副产物。例如重质型由白垩、贝壳、石灰石等天然物质经机械粉碎而制得的,粒径在210pm.近年利用湿法、球磨、气流粉碎等,已使重质碳酸钙(滑石粉等也同样)粒子加工得更细(<10pm),与轻质者相近,使用后对塑料的加工性能及物理力学性能均不会有较大下降。轻质型由无机合成后沉降而得,粒径在0.1m以下用于聚氯乙稀、聚烯烃等。提高制品耐热性、硬度、降低收缩率、降低成本。遇酸易分解,故不宜用于耐酸制品中,细粒者在制品中分散较好,但比容积较大,应进行适当的表面处理,使之在制品中分散良好。金属粉或纤维来源常用有铝、古铜锌(铜锌合金)、铜、铝等粉末。由熔融金属喷雾或由金属碎片机械粉碎而得,近年来也用到铜、钢、不锈钢纤维等。作用于各种热塑性工程塑料、环氧树脂等,提高塑料导电、传热、耐热等性能。铅粉可使塑料具有遮蔽X或Y射线的作用。采用金属纤维时,除上述作用外,对制品物理力学性能有所改善。在使用金属粉或纤维时,应进行适当处理,以除去表面氧化层,使之具有良好的导电、导热等性能。
事实上,增强剂和填充剂之间很难区分清楚,因为几乎所有的填充剂都有增强作用。由于填充剂和增强剂在塑料中的用量很大,有的已经自成一个行业体系,习惯上已不在加工助剂的范畴讨论。应当说明的是,近年来广泛研究的纳米填充增强材料对塑料的改性作用已经远远超出填充和增强的意义,它们的应用将给塑料工业带来一场新的革命。偶联剂是无机和天然填充与增强材料的表面改性剂,由于塑料工业中的增强和填充材料多为无机材料,配合量又大,与有机树脂直接配合时往往导致塑料配合物加工和应用性能的下降。偶联剂作为表面改性剂能够通过化学作用或物理作用使无机材料的表面有机化,进而增加配合量并改善配合物的加工和应用性能。偶联剂大致包括长碳链脂肪酸、硅烷类化合物、有机铬化合物、钛酸酯类化合物、铝酸酯类化合物、锆酸酯类化合物以及酸酐接枝的聚烯烃等。
1.5抗静电剂和光稳定剂抗静电剂简称ASA.塑料是现代社会广泛使用的高分子合成材料,它有很高的表面电阻率(25C,RH60%,电阻率10170)。易积蓄静电而发生危险。塑料制品因容易积聚大量静电荷,故在工业生产方面有一定的危害性。一旦塑料制品摩擦带电后,静电不易通过导电除去而滞留在塑料表面。由于静电的存在,不仅影响塑料制品的美观(吸尘等),更主要的是影响塑料制品的制造和使用。而抗静电剂多系表面活性剂,可使塑料表面亲合水分,离子型表面活性剂还有导电作用,因而可以使静电及时泄漏。塑料抗静电剂用于塑料制品表面,降低高聚物表面电阻率和电荷密度,从而达到解除静电危害的目。
按照使用方式的不同,抗静电剂可以分为内加型和涂敷型两种类型。内加型抗静电剂是以添加或共混的方式配合到塑料配方中,成型后从制品的内部迁移到表面或形成导电网络,进而达到降低表面电阻泄放电荷的目的。涂敷型抗静电剂是以涂布或浸润的方式附着在塑料制品的表面,吸收环境中的水分,形成能够泄放电荷的电解质层。从化学物质的组成来看,传统的抗静电剂几乎无一例外地属于表面活性剂类化合物,包括烷基磺酸盐类阴离子表面活性剂,烷醇胺、烷醇酰胺和多元醇脂肪酸酯等非离子表面活性剂等。然而,近年来出现的“高分子量永久型抗静电剂”打破了这种常规,它们一般系亲水性的嵌段共聚物,以共混合金的方式与基础树脂配合,通过形成导电通道传导电荷。与表面活性剂类抗静电剂相比,这种高分子量永久型抗静电剂不会因迁移、挥发而损失,因而抗静电性持久稳定,并极少受环境湿度的影响。
目前抗静电剂的种类已很多,但随着使用要求的变化,新的品种仍在不断地研究和生产。国内在表面活性剂类抗静电剂方面研究很多,研制开发取得一定进展。但较之国外特别是美、日等国家还有一定差距。近年,国外关于高分子抗静电剂,特别是无须控制复杂加工条件、涂覆使用的高分子抗静电剂的发展很快。随着研究的深入、成本的降低、应用范围的扩展,高分子材料的广泛应用,抗静电剂的需求也越来越大,高分子型永久抗静电剂将有广阔的前景。今后,抗静电剂将向着低成本、持久、耐热、适用性广和品种系列化的方向发展。
光稳定剂是指能够抑制和延缓塑料制品在阳光照射下的工作环境中老化变质过程的物质。光稳定剂也称紫外线稳定剂,是一类用来抑制聚合物树脂的光氧降解,提高塑料制品耐候性的稳定化助剂。根据稳定机理的不同,光稳定剂可以分为光屏蔽剂、紫外线吸收剂、激发态猝灭剂和自由基捕获剂。光屏蔽剂多为炭黑、氧化锌和一些无机颜料或填料,其作用是通过屏蔽紫外线来实现的。紫外线吸收剂对紫外线具有较强的吸收作用,并通过分子内能量转移将有害的光能转变为无害的热能形式释放,从而避免聚合物树脂吸收紫外线能量而诱发光氧化反应。光稳定剂的种类很多:有能够反射和吸收紫外线的炭黑、氧化锌和二氧化钛;还有能够强烈地有选择地吸收紫外线,进行热量转换的二苯甲酮类和三嗪类等。常用的光稳定剂有水杨酸酯类,如水杨酸苯酯等;苯甲酸酯类,如3,5-二叔丁基-4-羟基苯甲酸正十六酯(UV-2908)等;氰基丙烯酸酯类;二苯甲酮类,如2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮(UV-9)等。
1.6脱模剂和分散剂脱模剂是一种用在两个彼此易于粘着的物体表面的一个界面涂层(即涂敷于模具或加工机械的表面,亦可添加于基础树脂中),它可使物体表面易于脱离、光滑及洁净,并改善其表面光洁性。前者称为涂敷型脱模剂,是脱模剂的主体,后者为内脱模剂,具有操作简便等特点。
脱模剂用于玻璃纤维增强塑料、金属压铸、聚氨酯泡沫和弹性体、注塑热塑性塑料、真空发泡片材和挤压型材等各种模压操作中。在模压中,有时其他塑料填加剂如增塑剂等会渗出到界面上,这时就需要一个表面脱除剂来除掉它。理论上,脱模剂应当具有较大的抗拉强度,以使它在与模压树脂经常接触时不容易磨光。特别是在树脂中有磨砂矿物填料或玻璃纤维增强料时尤其如此。脱模剂应有耐化学性,以便在与不同树脂的化学成分(特别是苯乙烯和胺类)接触时不被溶解。脱模剂还应具有耐热及应力性能,不易分解或磨损;脱模剂应粘合到模具上而不转移到被加工的制件上,以便不妨碍喷漆或其他二次加工操作。
脱模剂所要实现的主要功用,是在模具表面形成一均匀的离型膜,使得模塑成形物能够离型。第二个功用是要考虑到模塑成形物表面的品质及样式、模具上的积垢及清洗可行性及涂妆可行性。其他要考虑的因素包括:产品的储存寿命、产品的稳定性、使用者(及制造者)健康或安全的顾虑,及腐蚀问题。脱模剂有很多种类,一般根据所加工产品的种类选择不同类型的脱模剂。一般脱模剂为蜡、硅氧烷、金属硬脂酸盐、聚乙烯醇、含氟低聚物及聚烯烃等,也有它们与植物衍生物、脂肪酸。聚二甲基硅氧烷及其他复杂聚合混合物的专利共混物。注塑成型一般使用喷雾剂型硅氧烷脱模剂,因为硅氧烷或硅氧烷聚合物合成物的润滑性是其他任何类型的脱模剂不能相比的。硅油类物质是工业上应用最为广泛的脱模剂类型。
塑料制品实际上是基础树脂与各种颜料、填料和助剂的混合体,颜料、填料和助剂在树脂中的分散程度对塑料制品性能的优劣至关重要。分散剂是一种促进各种辅助材料在树脂中均匀分散的助剂,多用于母料、着色制品和高填充制品。
包括烃类(石蜡油、聚乙烯蜡、氧化聚乙烯蜡等)、脂肪酸皂类、脂肪酸酯类和脂肪酰胺类等。复合光亮润滑分散助剂有良好的分散性,主要用于PEPPABSPA等聚合物的挤出、注塑、压延等,提高熔体的加工流动性,提高熔体强度,改善熔体破裂;提高无机填料在体系中分散,改善无机填料与树脂相容性和结合力,恢复因添加无机物而降低的冲击强度。提高制品光洁度、光亮度和表面柔滑度。
1.7交联剂交联剂是能在线型分子间起架桥作用从而使多个线型分子相互键合交联成网络结构的物质。交联剂可以使聚合物改性,显著地提高聚合物的耐热性、耐油性、耐磨性、力学强度等性能,扩大制品的应用范围。由于聚合物的结构和化学性质不同,使用的交联剂也多不相同,很难统一归类。塑料工业中交联剂主要用于环氧树脂、不饱和聚酯、酚醛树脂、聚乙烯、纤维素树脂、聚氯乙烯及氯乙烯共聚物等热固性和热塑性塑料。选择交联剂除了满足一些具体要求外,还应具备如下基本条件:交联效率高,交联结构稳定;加工安全性大,使用方便,加入聚合物后的有效使用期适中,既不可过早,也不能过迟;不影响制品的加工性能和使用性能;无毒、不污染、不刺激皮肤和眼睛;价格便宜。交联剂主要用于塑料、橡胶、粘接等工业中。交联剂的选择使用应视聚合物的品种,加工工艺和制品的性能、用途而定。
塑料的交联与橡胶的硫化本质上没有太大的差别,但在交联助剂的使用上却不完全相同。树脂的交联方式主要有辐射交联和化学交联两种方式,有机过氧化物是工业上应用最广泛的交联剂类型。有时为了提高交联度和交联速度,常常需要并用一些助交联剂和交联促进剂。助交联剂是用来抑制有机过氧化物交联剂在交联过程中对聚合物树脂主链可能产生的自由基断裂反应,提高交联效果,改善交联制品的性能,其作用在于稳定聚合物自由基。交联促进剂则以加快交联速度,缩短交联时间为主要功能。不饱和聚酯和环氧树脂等热固性塑料的固化剂亦属交联剂的范畴,常见的类型如有机胺和有机酸酐类化合物。
多种热塑塑料(聚乙烯、聚氯乙烯、氯化聚乙烯、EVA、聚苯乙烯等)的交联和改性。热交联一般添加量为1%3%,另加过氧化二异丙苯(DCP)为0.2%1%;辐照交联添加量为0.5% 2%,可不再加DCP.交联后可显著提高制品的耐热性、阻燃性、耐溶剂性、机械强度及电性能等。
它比单独采用过氧化物体系交联要显著地提高产品质量,且无异味。典型用于聚乙烯、聚乙烯/氯化聚乙烯、聚乙烯/EVA交联电缆和聚乙烯高、低发泡制品。丙烯酸、苯乙烯型离子交换树脂的交联。它比二乙烯苯交联剂用量少、质量高、可制备抗污、强度大、大孔径、耐热、耐酸碱、抗氧化等性能极佳的离子交换树酯。这是国内外新近开发的,前景极好的新型离子交换树酯。聚丙烯酸酯、聚烷基丙烯酸酯等的改性。可显著地提高耐热性、光学性能和工艺加工性能等。典型用于普通有机玻璃的耐热改性。环氧树酯、DAP(聚苯二甲酸二烯丙酯)树酯的改性。可提高耐热性、粘合性、机械强度和尺寸稳定性。典型用于环氧灌封料和包封料的改性。不饱和聚酯和热塑聚酯的交联和改性。可显著提高耐热性、抗化学腐蚀性、尺寸稳定性、耐候性和机械性能等。典型用于提高热压性不饱和聚酯玻璃钢制品耐热性,改性后的制品使用温度可达180C以上。
1.8发泡剂和防霉剂用于聚合物配合体系,旨在通过释放气体获得具有微孔结构聚合物制品,达到降低制品表观密度之目的的助剂称之为发泡剂。发泡剂可简单粗分为物理发泡剂与化学发泡剂两类。对物理发泡剂的要求是:无毒、无臭、无腐蚀作用、不燃烧、热稳定性好、气态下不发生化学反应、气态时在塑料熔体中的扩散速度低于在空气中的扩散速度。常用的物理发泡剂有空气、氮气、二氧化碳、碳氢化合物、氟利昂等;化学发泡剂是一种受热能释放出气体诸如氮气、二氧化碳等的物质,对化学发泡剂的要求是:其分解释放出的气体应为无毒、无腐蚀性、不燃烧、对制品的成型及物理、化学性能无影响,释放气体的速度应能控制,发泡剂在塑料中应具有良好的分散性。应用比较广泛的有无机发泡剂如碳酸氢钠和碳酸铵,有机发泡剂如偶氮甲酰胺和偶氮二异丁腈。
物理发泡剂一般依靠自身物理状态的变化释放气体,多为挥发性的液体物质,氟氯烃(如氟里昂)、低烷烃(如戊烷)和压缩气体是物理发泡剂的代表。化学发泡剂则是基于化学分解释放出来的气体进行发泡的,按照结构的不同分为无机类化学发泡剂和有机类化学发泡剂。无机发泡剂主要是一些对热敏感的碳酸盐类、亚硝酸盐类和硼氢化合物等,其特征是发泡过程吸热,也称吸热型发泡剂。有机发泡剂在塑料发泡剂市场具有非常突出的地位,代表性的品种有偶氮类化合物、N-亚硝基类化合物和磺酰肼类化合物等。有机发泡剂的发泡过程多伴随放热反应,又有放热型发泡剂之称。此外,一些具有调节发泡剂分解温度的助剂,即发泡助剂亦属发泡剂之列。发泡剂适用于闭孔泡沫体,常压或加压发泡体,厚或薄的发泡体等各种泡沫制品。
防霉剂也叫杀菌剂,又称微生物抑制剂,其作用是抑制微生物、霉菌的侵蚀,是一类抑制霉菌等微生物生长,防止聚合物树脂被微生物侵蚀而降解的稳定化助剂。常用于地下电线电缆制品,或高湿度环境下的塑料制品,如冰箱密封条等。
防霉剂除应杀菌外,还要耐热性高,其分解温度应大于300C为好,毒性应小,其大白鼠急性口服半致死量应在500mg/kg以上为好,还要与塑料中各种原料、助剂不起化学反应。绝大多数聚合物材料对霉国并不敏感,但由于其制品在加工中添加了增塑剂、润滑剂、脂肪酸皂类等可以滋生霉菌类的物质而具有霉菌感受性。
塑料用防霉剂所包含的化学物质很多,比较常见的品种包括有机金属化合物(如有机汞、有机锡、有机铜、有机砷等)、含氮有机化合物、含硫有机化合物、含卤有机化合物和酚类衍生物等。抗菌防霉能力强,抗菌谱宽广,用于多种塑料/橡胶制品,长期抗菌防霉。
常用的防霉剂种类有:有机锡化合物,如三丁基氯化锡、三丁基锡月桂酸酯等常用于聚氯乙烯中,添加量0.5%1%.有机汞化合物如醋酸苯汞、苯基汞醋酸盐、苯基汞油酸盐等。还有季胺类化合物、硫醇类、砷的化合物等。如喹啉酸锌、三氯甲基硫代酞酰亚胺、卤代水杨酰苯胺(如二溴化、三溴化等)、月桂基二甲基苯环烷酸铵、羟基二酚基砷等。此外,氧化二吩。恶唑(OBPA)、四氯间苯二甲腈、氨基甲酸甲酯(BCM)、苯并咪唑(TBZ)和国外的VINYZONE-BP等均为防霉剂。还有商品名为多菌灵、百菌清、氯丹、英多灵、那拉麦欣等也是防霉剂。
2结语总之,品种众多的塑料助剂为蓬勃发展的塑料产业锦上添花,在塑料制品增韧、增强、增塑、阻燃、抗静电、抗菌、抗氧等方面起重要作用,受到越来越多的关注。目前,全球塑料工业进入蓬勃发展时期,与之配套的塑料助剂行业的发展步伐也在逐渐加快,预计未来几年我国塑料助剂需求量年均增长将达10%.在市场需求快速扩张的火红场面背后,成本压力、环保责任、政策调整、技术瓶颈等一道道难题却给行业发展带来困难。随着社会对环保的呼声越来越强烈,塑料制品的环保门槛不断提高,塑料助剂的应用以及塑料工业的发展正面临严峻挑战。随着人们对自身安全与健康的日益重视,与此密切相关的食品安全问题也备受瞩目。国家正在进行修订的食品包装材料用加工助剂相关标准GB9685已通过审查和报批。该标准对食品容器、包装材料用添加剂的种类、使用原则、最大使用量、残留量及迁移量等都作了明确而严格的要求,届时食品包装行业用塑料制品及其助剂将有标准可依,助剂的品质和性能不断提高,有利于市场的有序健康发展。
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